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ハーバード大学が光子の停止に成功 56

ストーリー by yoosee
止まったら...どうなる? 部門より

Anonymous Coward曰く、"hotwiredの記事によればハーバード大学の物理学者チームが光子（フォトン）の停止に成功したとのこと。 今回の研究は、数十万分の1秒という短い間ながら実際に光子をエネルギーをすべて奪ってしまうことなく止めてしまうというもの。 まだかなり初期段階ではあるが今後の量子コンピューターの開発や光ファイバーなどの進歩に影響を与えるかもしれない。"

光は真空中では1秒間に約30万kmの距離を進むが、物質中では減速し、現在の物理学では原子雲の中で光速度を数m/sまで速度を落とすことが出来ている。今回の研究はこの延長で、光を完全に一旦停止(原子雲内に貯蔵?)したと言うことのようだ。 将来的には量子コンピュータで使われる光子のコントロールに有益な技術に成るのだろうか。
別タレこみの DB-researcherによる 関連記事: IOPのプレスリリース, Optics.orgの記事, /.本家記事

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ハーバード大学が光子の停止に成功 More

  • 実験方法 (スコア:4, 参考になる)

    by kaityo (16162) on 2003年12月15日 1時42分 (#454813)
    IPAの記事より [iop.org]実験方法は

    First, they fire a short "signal" laser pulse into a hot gas of rubidium atoms that is also being illuminated by a strong "control" beam. The signal pulse is slowed down when it enters the gas, and a holographic imprint of the pulse is stored in the rubidium atoms when the control beam is turned off.

    適当な直訳

    まず、信号光を高温ルビジウムガスに入射する。 ルビジウムガスは強力な制御光で発行している。 信号光はガス中で減速し、その痕跡が、 制御光を消されたあとに残る。

    　光が減速するのは、プラズマ中は誘電率が滅茶苦茶高いからでしょう。
    物質中の光速は誘電率の逆数のルートか何かに比例したはず。
    でも、なぜ「止まってまたスタートするか」は何度読んでも
    よくわからん。これだけ見ると、なんか光の情報だけ残して、
    その情報がまた取り出せた、みたいな感じなんだけど
    違うんだろうなぁ。


    • Re:実験方法 (スコア:3, 参考になる)

      by voidyui (7411) on 2003年12月15日 2時38分 (#454833)
      リンク先を見てみたのですが、翻訳なさっている実験方法は
      これまでになされていた実験方法ではないでしょうか。
      それの方法では光子の痕跡を記録し、再生することはできても
      「停止してスタート」することは出来ないようです。

      今回の実験はその次のパラグラフに「 Harvard-Moscow approach」
      として紹介されている物ではないでしょうか。
      「ガスの中で微少な鏡を作るようなもの」と解説されている
      ようです。もっともこの例えも門外漢にはさっぱりなのですが。

      ＃「再びスタート」したときの光子は元の光子と同じ物なのかと
      　問っても無意味なことは判っているのですが、そう訊きたく
      　なちますよね。
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      • Re:実験方法 (スコア:3, 参考になる)

        by kaityo (16162) on 2003年12月15日 2時52分 (#454836)
        ＞リンク先を見てみたのですが、翻訳なさっている実験方法は
        ＞これまでになされていた実験方法ではないでしょうか。

        あ、ほんとだ。どっちもハーバードのチームだったので 気づきませんでした。ついでだから そっちも訳しておきましょうか。
        However, the Harvard-Moscow approach is different because it
        relies on two control beams travelling in opposite directions.
        In addition to recreating the signal pulse, the control
        beams also produce an interference pattern that,
        in the words of team member Michal Bajcsy,
        "makes the atoms in the gas behave like tiny mirrors".
        The photons in the recreated signal pulse therefore bounce
        backwards and forwards between these "mirrors", which means
        that the overall pulse essentially remains frozen in space.
        The pulse can be re-released by switching off one of the control beams.

        適当な意訳
        ハーバードとモスクワチームは上記の方法とは異なる手段をとった。
        彼らは互いに反対方向に光を入射し、その干渉縞を作りだした。
        チームのメンバー、Michal Bajcsyの言葉を借りれば
        「ガス中の原子を小さな鏡にした」そうである。
        それゆえに信号光のフォトンは何度も「鏡」によって跳ね返り、
        空間的に閉じ込められた状態を作り出せる。
        その信号パルスは制御光を切ればまた放出される。


        要するに、干渉縞によって誘電率の異なる領域を作り、
        そこで光を反射させることで閉じ込める、ということかな。
        完全反射じゃないので短時間しか閉じ込められない、というところでしょう。

        同じ光かどうかは、ビームスピリッタでも入れて信号光を
        干渉させて見れば（少なくともコヒーレントかどうかという意味で）
        同じかどうかチェックできるんじゃないでしょうか。
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        • Re:実験方法 (スコア:0)

          by Anonymous Coward
          要するに、原子群が光の全情報を記憶するメモリとなった、
          という事でしょうか？
          最も不確定性原理が無視できない領域ですから、完全な操作は
          不可能にせよ、少なくとも測定の範囲内でエネルギー(と運動量？)は保存すると。

        • Re:実験方法 (スコア:0)

          by Anonymous Coward
          >光を反射させることで閉じ込める、ということ

          素人がイメージするのなら、鏡と鏡で挟んで光が抜けられなくなるようにしたってことでいいですか。瓶に蓋をして中のものを閉じこめるように。
          でもそれって、「停止」でいいのかな？
    • まず、信号光を高温ルビジウムガスに入射する。ルビジウムガスは強力な制御光で発行している。信号光はガス中で減速し、その痕跡が、制御光を消されたあとに残る。

      これを読んで思わず宇宙刑事に変身しそうになってしまった、専門知識がまるでないわたくし。
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  • ネタ (スコア:3, おもしろおかしい)

    by kamuy (1690) on 2003年12月15日 1時28分 (#454807) ホームページ 日記
    「コレで光子バリアーが…」なんつーネタでタレ込んでみようかと思って、あまりにアレなんで止めておきましたが、ちゃんとしたタレコミがあったようで、良かった良かった(笑)

    #イヤ、ほら、元記事がタイトルに「光子」を止めたとかなってたんでね…
    --
    -+- 想像力を超え｢創造力｣をも凌駕する、それが『妄想力』!! -+-

    • Re:ネタ (スコア:0)

      by Anonymous Coward
      みつこさんかと思いました。すみません（w

      • Re:ネタ (スコア:0)

        by Anonymous Coward
        新井さんちですか?

        素子、陽子の姉妹に
        おかあさんの光子、
        おばあちゃんの名前は知らない。

    • Re:ネタ (スコア:0)

      by Anonymous Coward
      そのネタの中では やはりジャパニウムを使ったんでしょうか

  • 鏡と同じですか (スコア:3, 興味深い)

    by Anonymous Coward on 2003年12月15日 11時54分 (#454956)
    2枚の鏡を向かい合わせて0.5kmの間隔を開けます。
    往復で1kmですので、光がその間を30万回往復するのにかかる時間はおよそ1秒。
    その2枚の鏡を1つの装置と考えます。
    その装置に対してうまい方向から光を当てると、
    鏡の間を30万回往復したあと、反対から光が出てくるとします。
    光を当ててから出てくるまで1秒の時間がかかります。
    この装置を遠くから観察して1つの小さな物体だとみなすと、
    その小さな物体を通過するとき光の速さは見掛け上秒速1kmになります。
    通過に要する1秒の間に限っていうと、
    あたかもその間光がそこで停止したかのようにも見えます。

    上の例では装置の規模が1kmと大きいため、
    光が停止したと考えるのは感覚的に違和感がありますが、
    この装置のサイズが原子レベルなれば、
    光の速度が大幅に減速した、一次的に運動が停止したなどといった
    感想を持ってしまうのではないでしょうか。
    今回のニュースは結局こういう仕組みに近い、すなわち、
    「実際に停止しているのではなくて
    遅延させているのを外から観察すれば停止と同じ測定結果になってしまう」
    ということではないかと憶測しますが、いかがなものでしょうか。

  • 完全 (スコア:3, おもしろおかしい)

    by Sakura Avalon (12557) on 2003年12月15日 19時17分 (#455191)
    「光を完全に停止させ次にそのまま進路に沿って前進」というのを読んで、「光のエネルギーは？」とか「停止の定義は？」とかいろいろ考えているうちに頭の中に次のようなセリフが浮かんできてしまいました。
    「今では５秒は止めていられる…。時が止まっているのに５秒と考えるのはおかしいが、とにかく５秒ほどだ…」
    そうすると今までの疑問が一気に雲散！「そーだ。上っ面の細かい事は気にしちゃいけない(笑)」
    Wired Newsの記事にもあるように今回のは光を「貯めておく」わけではないようなので、停止についてが厳密にどのような事なのかは記事あたりでは『この余白はそれを書くには狭すぎる』のでしょう。まもなくネイチャー誌に載るようなのでその後に日本語でもさまざま出るであろう詳しい解説を待ちたいと思います。

    • Re:完全 (スコア:0)

      by Anonymous Coward
      そうですよね。
      「光子が～秒止まった」って、止まったら時間止まってるだろが。どうやって測ったんじゃとか思った。
  • アキレスのジレンマ的な話じゃなく、本当に止めたのなら
    エネルギー保存則とかはうまいこと棚上げできたということなんでしょうか

  • typo? (スコア:1)

    by nobuo (263) on 2003年12月15日 10時00分 (#454905) 日記
    >実際に光子をエネルギーをすべて奪ってしまうことなく

    実際に光子のエネルギーをすべて奪ってしまうことなく

    ですよね？

    ＃自分も原稿校正中なのでID
    --
    nobuo * Who's gonna die first? *
  • IOP プレスリリースでは、注意深く"light pulse" をどうこうした、という言い方をしていますね。光子が止まったわけではなく、位相速度を見掛け上0 にしただけじゃないかと。
    レーザーのフォトンを停止させたらすごいよお(とまるのか??)。
    # 止まった、を運動量0 とするなら光子の運動量はE/c なので、
    # エネルギー0 になり、実質光子はなし。

  • 時間はどう？ (スコア:1)

    by 10nm (13283) on 2003年12月15日 14時05分 (#455026)
    光子を止めた場合その系の時間はどうなるのかな？
    今回のは「閉じこめた」って方が当てはまりそうだけど。

    • Re:時間はどう？ (スコア:0)

      by Anonymous Coward
      それは因果が逆転してませんかね。
      貴方が止まったからって世界は止まらんでしょう。

  • これで… (スコア:1)

    by 37A (12754) on 2003年12月15日 17時09分 (#455115) ホームページ 日記
    死ぬ直前に「もっと光を…」とか言ったら、棺に
    たっぷり貯め込まれた光子を入れてくれるように
    なるのでしょうか？

    #くだらないけどIDで…
    --

    ----------------------------------------
    You can't always get what you want...

  • 地球は回る (スコア:0)

    by Anonymous Coward on 2003年12月15日 5時23分 (#454861)
    地球上で実験する限り完全に一旦停止することなんてないんじゃないかと

    • Re:地球は回る (スコア:0)

      by Anonymous Coward
      もしかして、アインシュタインに喧嘩売ってます？

    • Re:地球は回る (スコア:0)

      by Anonymous Coward
      光子が自転・公転に置いていかれないようにすることに意味があるのかと。
      ＃光メモリに記憶していた情報が、いつの間にか隣の素子に移っていた、とかなっても困るしさ（ｗ

  • 光子は光速で動くんちゃうんかー (スコア:0)

    by Anonymous Coward on 2003年12月15日 8時39分 (#454880)
    位相速度がほとんど停止とかぢゃないの?

    まあ、僕は位相速度とか群速度とかよく分からんのですが。

  • わからん (スコア:0)

    by Anonymous Coward on 2003年12月15日 10時38分 (#454922)
    いったん停止した光子が、次の瞬間再び光速で飛び去っていく。運動量はどうなってんの?
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UNIXはシンプルである。必要なのはそのシンプルさを理解する素質だけである -- Dennis Ritchie